面向新工科建设的仪器类专业数字图像处理课程思政教学案例设计与探索

该文面向新工科建设的“复旦共识”“北京指南”“天大行动”,围绕“新工科建设”和“课程思政育人”两大目标,推进仪器类专业课程思政建设,把思想政治教育贯穿到人才培养体系的全过程,引导学生自尊、自信、自立和自强,强化学生“仪器报国、仪器强国”的使命担当,厚植家国情怀,培养担当民族复兴大任的时代新人。同时探讨结合学校的办学定位、专业特色、人才培养要求,探索课程思政教学与知识教学的有机统一。针对面向仪器类本科生开设的数字图像处理课程,从教学大纲、教案、教材等方面整理补充和仪器仪表行业相关的思政教育元素,设计题材新颖、具有时代特色的仪器类思政教学案例,实现具有“专业知识-思政育人-空天报国-敢为人先”特色的课程思政育人目标,进一步落实课程思政“立德树人成效”根本标准的具体化和可操作化。

多方位本科生综合思政育人体系构建及探索——以“数字图像处理”课程为例

围绕课程思政和思政育人两大目标,针对目前课程教学中存在的重专业教学、轻思政育人的现象,立足于在人才培养中将育人和育才相统一,在本科生培养过程中探索多方位的本科生综合思政育人举措。在“数字图像处理”课程教学中,充分挖掘教学内容中蕴含的思政元素,通过在教材、教案、课件中融入更多的思政案例,实现思政教学与专业课教学的有机统一,并探索建立科学的课程思政育人考核和教师评教机制。在课程思政教学的基础上,拓展思政育人的范围,探索在本科生导师制、“冯如杯”和“仪器光电杯”等科技竞赛和本科毕业设计中融入更多的思政教育环节。以“数字图像处理”课程思政为核心,进行多方位的本科生综合思政育人体系构建,目的在于强化“专业知识—思政育人—空天报国—敢为人先”的全方位人才培养目标。

一种新的能量谱熵图像聚焦评价函数

针对计算机视觉中图像聚焦评价函数的选择与设计问题，首先对图像聚焦评价函数的基本概念和特征进行了讨论，然后对目前几种主要的图像聚焦评价函数（ 灰度变化函数、梯度函数、图像灰度熵函数、频域类函数） 进行了分析．在此基础之上提出了一种新的能量谱熵函数评价方法，并且给出了相应的计算公式．该函数的理论依据较之目前常用的评价函数更为充分，最后给出了与其它几种主要评价函数的实验对比结果，证明了能量谱熵函数比其它评价函数在评价图像聚焦质量方面更为准确、稳定和可靠．

圆孔(弧)型工件的三种图像检测算法

在计算机视觉和图像处理中，经常需要根据圆孔或圆弧的图像求取其中心坐标和半径等特征参数。本文在分析、研究以前各种算法的基础上，改进并提出了三种稳定、准确、可靠的线性直接算法，同时给出了实验结果，并证明了算法的有效性。

基于计算机视觉的大型工件特征点三维坐标测量方法研究

大型工件特征点三维坐标测量具有其重要性和复杂性，近年来人们提出了各种相关的测量方法，其中计算机视觉方法以其独特的优点引起了广泛的兴趣。本文着重讨论计算机视觉方法在大型工件特征点坐标测量中的应用，提出了一种准确、快速。

工件特征点三维坐标视觉测量方法综述

针对工件上特征点的三维坐标视觉测量方法进行了综述 ,其中包括结构光方法、激光自动聚焦法、双目视觉方法、三目视觉方法、单目视觉方法等。对每种方法的特点及其测量精度进行了详细的分析 。

基于分形和H.264的视频编码系统

基于具有快速编解码速度的分形编码技术,提出了新的H.264中P帧预测方法,用于减少视频压缩编码时间并降低码流输出。首先,分析了H.264的帧内预测算法、帧间预测算法和P帧预测算法的优缺点,介绍了本文提出的基于分形编码的新型视频压缩编码方法,讨论了该方法的优缺点。然后,结合H.264和分形的优点,用分形预测的方式对H.264中的P帧进行预测。最后,给出了在H.264中用分形预测改进P帧编码所产生的分形系数的编码和残差的编码。实验结果表明:与目前国际视频压缩标准H.264的标准测试模型JM15.1相比,在忽略峰值信噪比的情况下(平均降低0.09dB),改进的P帧预测方法的码流和压缩时间分别降低为JM15.1的65%和19%,并且能够适应各种运动类型的视频序列。研究显示,改进的P帧预测方法显著提高了H.264的总体编码性能。

基于预搜索的高效双目分形视频编码

设计了基于预搜索的高效双目分形视频编码,并成功应用于立体视频编码之中。对基本分形双目视频编码进行了改进。利用了树状划分准则,起始帧采用块离散余弦变换(DCT)编码,简化了块搜索范围并提前减少了重复运算。在双目立体视频编码中,以左通道为基本层,采用单独的运动补偿预测(MCP)方式进行编码,充分利用了预搜索限制条件、改进的非对称十字形多层次六边形格点搜索算法、去方块环路滤波和分数像素块匹配算法;以右通道为增强层,采用MCP加视差补偿预测(DCP)方式进行编码,选择误差最小的匹配块作为预测结果。在进行DCP编码时,充分利用视差分布约束条件,提出了快速的视差估计算法。实验结果表明,提出的编码方法在保证一定的峰值信噪比(PSNR)前提下,平均压缩时间是基本分形双目视频编码的18%～23%,压缩比提高了15.13～47.49,显著地改善了基本分形视频压缩算法的性能,使分形视频压缩的应用具有更大的灵活性和实用性。

工件特征点三维坐标非视觉测量方法综述

对工件上特征点的三维坐标非视觉测量方法进行了综述，其中包括平台高度尺法、电子经纬仪法、坐标测量机法、雷达测量法、莫尔条纹测距法、跟踪式激光干涉仪测距方法等。对每种方法的特点及其测量精度进行了详细的分析，并介绍了目前的发展及应用现状。

十字交叉六边形块运动的估计搜索

在快速块匹配运动估计中,搜索模式对搜索速度和搜索质量有很大的影响。本文基于现实视频序列中运动向量的分布特征,提出了一种十字交叉六边形搜索算法(NHEXS)。首先用小十字模式进行预搜索,找到最小块匹配失真点(MBD);以MBD为中心构造大十字搜索模式,找到MBD;然后以大十字模式的MBD为中心,开始六边形搜索。首先以搜索大六边形方式搜索,如果MBD在中心,则以小六边形方式搜索,找到的MBD点即为最终的块匹配失真点;否则继续大六边形搜索。十字交叉六边形搜索算法还采用了中途停止技术,对静止和半静止块的搜索速度有显著的提高。改进的部分块失真准则在不影响失真度的情况下降低了计算复杂度。实验结果表明,十字交叉六边形搜索算法比六边形搜索算法和新型十字菱形搜索算法在信噪比降低很少甚至不降低的情况下,分别节省32%和16%的搜索点,与其它流行的块匹配运动估计算法相比,本文算法有更快的搜索速度和更小的失真度。

快速分形立体视频编码系统的设计

提出了一种基于分形视频编码的快速立体视频编码算法。首先,对传统分形视频编码方法进行了改进:采用基于DCT变换的方式对I帧图像进行编码,同时采用树状划分方法对非I帧图像进行块匹配。在立体视频编码中以左通道为基本层,右通道为增强层;左通道采用单独的运动补偿预测方式(MCP)进行编码,右通道采用MCP加视差补偿预测方式(DCP)进行编码。在进行DCP编码方式时,充分利用立体平行摄像结构中的偏振性和方向性简化DCP搜索方式,由此提出了一种快速搜索算法。实验结果表明,在保证峰值信噪比(PSNR)和压缩比(CR)基本不变的前提下,本文所提出的快速编码算法能够将运算复杂度降低为全搜索算法的0.028～0.029倍,增强了立体视频编码的实用性。

基于测量平台的一种新型光电式平面度测量仪

针对某种具有特殊表面平面的大型工作平面度测量问题进行了研究，由于现有的接触式测量方法存在着精度差、效率低等问题，所以在实际工程课题的基础上，开发了一种基于测量平台的新型光电式平面度测量仪。本文对该仪器进行了详细的分析与介绍，并且给出了相应的实验结果。

大红山矿帷幕注浆治水工程及其评价

大红山矿大理岩岩溶发育,由于突水造成井下大量涌水,同时引起地下水位急剧下降,引发了较大范围、较大规模的地面塌陷。通过幕址勘察、帷幕注浆设计及施工,并从钻孔单位注浆量分析、帷幕内外地下水位观测、坑道抽水试验、钻孔电磁波透视和钻检查孔等多个方面,对帷幕注浆治水效果进行评价,确认注浆帷幕堵水效果明显,帷幕注浆质量较好,可发挥显著的截流作用。

太阳能帆板平面度测量系统中光斑图像处理方法研究

太阳能帆板的平面度测量是卫星生产制造过程中的一个关键技术，现有的测量方法存在着精度差，效率低的问题。该文在基于实际工程课题的太阳能帆板平面度测量系统基础上，针对测量系统中光斑图像处理这一关键技术进行了详细的研究。对现有测量方法进行了比较与分析，介绍了测量系统的基本原理、图像采集系统设计过程中采取的主要措施、图像处理的具体方法与步骤和测量系统的基本组成。提出了一种新的快速滤波算法和光斑图像能量中心求取算法，大大提高了光斑图像能量中心的求取精度和实时性，提高了太阳能帆板平面度的测量精度。给出了光斑图像处理结果、静态测量重复性误差以及实际帆板的测量结果与分析，实验结果证明所采用的光斑图像处理方法可以满足对实际帆板测量精度的要求。

基于坐标测量机的双目视觉测距误差分析

本文针对基于坐标测量机的双目视觉方法的测距误差进行了详细的分析 ,误差来源分为 :1 摄像机坐标系与坐标测量机坐标系不正交引起的测距误差 ;2 坐标测量机的机构误差引起的测距误差 ;3 摄像机CCD像面上像元的量化误差引起的测距误差。本文对以上三种误差因素进行讨论 ,给出了相应的误差公式 。

基于卷积神经网络的图像识别教学实验

图像识别是"图像处理"教学中的重要内容。本文在Linux环境下使用i Torch notebook可视化界面利用卷积神经网络实现mnist手写数字体的准确识别,并详细介绍卷积神经网络的原理,给出直观的实验结果。教学实践表明,通过具有应用性和趣味性的实验可以提高学生的积极性,加深对课程理论的认知,培养其分析问题和解决问题的能力。

大红山矿帷幕注浆工程实践及治水效果

大红山矿大理岩岩溶发育，由于突水造成井下大量涌水，同时引起地下水位急剧下降，引发了较大范围、较大规模的地面塌陷。通过进行幕址勘察、帷幕注浆设计及施工，并对帷幕注浆治水效果进行了评价，认为注浆帷幕堵水效果明显，帷幕注浆质量较好，可发挥显著的截流作用。

大型工件特征点坐标测量方法评述

在实际工程背景的基础上,对大型工件特征点坐标测量的各种方法加以分析和探讨,并对其优缺点进行了比较。由此提出了大型工件特征点坐标测量的一种新方法,以期能够准确、全面、高效地完成测量任务。作者将在实际测量系统中对所提测量方法从理论及实验上加以验证。

EDA在线阵CCD驱动电路设计教学中的应用

CCD(电荷藕合器件)是一种广泛应用的固体成像器件,在CCD应用中的关键问题之一是其驱动电路的设计。在本科生实验课程中开设的CCD驱动电路设计实验能帮助学生巩固所学的模拟电路和数字电路的知识,使学生在分析、设计和动手能力等方面得到提高,使实验教学和课堂教学得到结合。本文给出了在实验课程中采用EDA软件针对线阵CCD TCD2252D驱动电路的几种设计方案。

基于特征排列和空间激活的显著物体检测方法

显著物体检测目前在计算机视觉领域中非常重要,如何处理不同尺度的特征信息成为能否获得优秀预测结果的关键。该文有两个主要贡献,一是提出一种用于显著目标检测的特征排列方法,基于自编码结构的卷积神经网络模型,利用尺度表征的概念将特征图进行分组和重排列,以获得一个更加泛化的显著目标检测模型和更加准确的显著目标预测结果;二是在输出部分利用了双重卷积残差和FReLU激活函数,抓取更全面的像素信息,完成空间信息上的激活。利用两种算法的特点融合作用于模型的学习训练。实验结果表明,将该文算法与主流的显著目标检测算法进行比较,在所有评测指标上都达到了最优的效果。